¿El problema de la energía del vacío de la teoría cuántica de campos solo ocurre en el enfoque hamiltoniano, o también en el enfoque integral de trayectoria y en AQFT?

En una clase estándar de QFT, se le está enseñando que existe el "problema de la densidad de energía del vacío infinito". (Esto a veces se parafrasea como el "problema de la constante cosmológica", que en mi opinión es un nombre inapropiado ya que el cálculo que calcula un valor finito para la densidad del vacío y lo relaciona con la constante cosmológica es infundado y dudoso).

El argumento es el siguiente: Al definir el hamiltoniano H de la densidad lagrangiana L , primero definimos la función Lagrangiana L := d 3 X L y los momentos π ( X ) := L ϕ ˙ ( X ) y finalmente el hamiltoniano H := d 3 X π ϕ ˙ L .

Luego promovemos todas las cantidades que ocurrieron a los operadores y calculamos la descomposición de H en operadores de creación y aniquilación a , a .

Luego, el disertante hace un gran alboroto ( ejemplo prototípico ) sobre el ser hamiltoniano de la forma d 3 pag mi pag 1 2 ( a a + a a ) = d 3 pag mi pag ( a a + d ( 0 ) ) y el d ( 0 ) siendo una contribución infinita a la densidad de energía del vacío. (Siempre encontré el argumento sospechoso porque no podemos saber de antemano si alguna estrategia de cuantización tendrá éxito o no, por lo que deberíamos comenzar con un hamiltoniano cuantizado y preguntarnos si su límite clásico es la teoría con la que comenzamos, que se puede responder con Sí.)

Mi pregunta ahora es: ¿Ocurre un problema similar en el enfoque integral de trayectoria de Feynman, o en cualquier enfoque de la teoría cuántica algebraica de campos?

Comentario menor a v2: La fórmula π ( X ) := L ϕ ˙ ( X ) no tiene sentido porque habría que distinguir entre funcional y función, cf. por ejemplo , esta publicación.
"No podemos saber de antemano si alguna estrategia de cuantización tendrá éxito o no, por lo que deberíamos comenzar con un hamiltoniano cuantizado y preguntarnos si su límite clásico es la teoría con la que comenzamos": esto es una novedad para mí. ¿Dónde se puede aprender acerca de tales cosas?
@ ryanp16, la cuantificación es todo un misterio. Existen procedimientos de cuantificación para algunos casos especiales. Pero sería demasiado esperar que pudiéramos cuantificar cualquier teoría clásica. Así que prefiero pensarlo así: nuestro mundo es fundamentalmente cuántico. Todas las teorías clásicas son emergentes. Entonces, de alguna manera, es "al revés" comenzar con una teoría clásica y luego tratar de cuantificarla. Deberíamos tomar teorías cuánticas y luego ver si el límite clásico es la teoría que buscábamos. Simplemente hacemos cuantización porque no conocemos ninguna forma mejor de inventar teorías cuánticas.
@ ryanp16, por otro lado, "deberíamos comenzar con un hamiltoniano cuantizado y preguntar si su límite clásico es la teoría con la que comenzamos" probablemente también sea demasiado para preguntar. Diga solo que hay teorías cuánticas con varios límites clásicos diferentes. Bueno... nadie afirmó que sería fácil.

Respuestas (1)

En QFT algebraica, el hamiltoniano siempre está bien definido y el estado de vacío es un estado propio de energía cero. Por lo tanto, no surgen tales términos: se eliminan mediante renormalizaciones cuidadosas antes de tomar un límite continuo.

En el enfoque de la integral de trayectoria, el problema sigue presente, oculto en las prescripciones de renormalización para dar sentido perturbativo a las contribuciones a la integral de trayectoria. Tenga en cuenta que los infinitos deben cancelarse para obtener resultados finitos, y como está indeterminado, quedan renormalizaciones finitas que pueden corregirse mediante una serie de recetas diferentes que (deberían) dar parametrizaciones equivalentes de la misma variedad de teorías de campo renormalizadas.

Me hace pensar que el problema no es un problema físico (y, por lo tanto, no tiene que resolverse, por lo que definitivamente no hay un problema de constante cosmológica proveniente de QFT), sino solo un problema para encontrar una buena definición.
@Turion: en una métrica de fondo fija, la constante cosmológica da solo un cambio en la energía y, por lo tanto, es inmaterial. Pero si la métrica es un operador, la constante cosmológica no da un cambio de energía constante, por lo que representa una interacción métrica no trivial que cambia la teoría. Por lo tanto, el problema de la constante cosmológica es, de hecho, independiente de las cuestiones de renormalización de QFT.
¿Cómo puede ocultarse el problema en las prescripciones de renormalización para dar sentido perturbativo a las contribuciones a la integral de trayectoria en una teoría libre?
@fqq: Le había explicado cómo. Las constantes que se obtienen se descubren solo después de una renormalización exitosa, ya que solo entonces los infinitos formales se convierten en cantidades finitas.